[go: up one dir, main page]

WO2015183122A1 - Печной трубчатый блок для пиролиза легких алканов - Google Patents

Печной трубчатый блок для пиролиза легких алканов Download PDF

Info

Publication number
WO2015183122A1
WO2015183122A1 PCT/RU2014/000379 RU2014000379W WO2015183122A1 WO 2015183122 A1 WO2015183122 A1 WO 2015183122A1 RU 2014000379 W RU2014000379 W RU 2014000379W WO 2015183122 A1 WO2015183122 A1 WO 2015183122A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pyrolysis
laser
radiation
laser radiation
furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2014/000379
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Валерий Николаевич СНЫТНИКОВ
Владимир Николаевич СНЫТНИКОВ
Ольга Петровна СТОЯНОВСКАЯ
Ольга Алексеевна СТАДНИЧЕНКО
Валентин Николаевич ПАРМОН
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OBSCHESTVO S OGRANICHENNOI OTVETSTVENNOSTYU "UNICAT"
Original Assignee
OBSCHESTVO S OGRANICHENNOI OTVETSTVENNOSTYU "UNICAT"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OBSCHESTVO S OGRANICHENNOI OTVETSTVENNOSTYU "UNICAT" filed Critical OBSCHESTVO S OGRANICHENNOI OTVETSTVENNOSTYU "UNICAT"
Publication of WO2015183122A1 publication Critical patent/WO2015183122A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G15/00—Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs
    • C10G15/08—Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs by electric means or by electromagnetic or mechanical vibrations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/18—Apparatus

Definitions

  • the utility model relates to the chemical industry, namely, devices for the pyrolysis of light alkanes (ethane, propane, butane) to produce olefins and hydrogen.
  • a known pyrolysis reactor comprising a system of parallel pipes connected by returbents and placed in a radiant section of a tubular furnace.
  • a typical traditional process scheme for producing ethylene from ethane is based on high-temperature thermal pyrolysis of ethane [T.N. Mukhina, N.L. Barabanov, S.E. Babash, V.A. Menytsikov, G.L. Avrekh. Pyrolysis of hydrocarbons. M, Chemistry, 1987, '240 s].
  • a known method of increasing the reliability and efficiency of the pyrolysis furnace in which a more uniform heating of the radiating walls of the furnace due to the implementation of acoustic burners in two stages (RF 2231713, F23C1 / 08. 06/27/2004). Burners are installed on the radiating walls of the furnace with a pitch of 48 - 58 diameters of the primary mixing chamber.
  • Known pyrolysis furnace which is made in the form of a solid metal body with a lining (RF 30747, C10B1 / 04, F23G5 / 027. 07/10/2003).
  • the heating elements are uniformly located on the inner surface in the channels of the furnace lining.
  • the device provides a removable pyrolysis chamber with the removal of pyrolysis products.
  • Known invention which allows to create the conditions for Combinations of hydrodynamic and thermal degradation of hydrocarbons, providing a high yield of unsaturated hydrocarbons (RF 2369431, B01J7 / 00, ⁇ 07 ⁇ 11 / 00. 10.10.2009).
  • An oxidizing agent and fuel are supplied to the hot gas generator, after which the resulting mixture is ignited.
  • the output of the hot gas generator narrows toward the reaction chamber to form a nozzle, and the hydrocarbon feed pipes are located in the zone of the critical section of the nozzle and are oriented radially.
  • the feed driven by the flow from the hot gas generator, enters the reaction chamber, in which high-speed heating of the feed occurs. Further, the pyrolysis products enter the quenching chamber.
  • the utility model solves the problem of reducing capital costs for the 10 construction of the furnace block.
  • the technical result achieved by the proposed solution is to increase the degree of conversion of hydrocarbon materials at lower temperatures, as well as to reduce the requirements for cryo-heat-resistant materials for the manufacture of pipes of pyrolysis furnaces by reducing the range of operating temperatures; reduction of energy costs for primary fractionation and separation of products due to the elimination of primary fractionation, debutanization and depentanization blocks from the scheme and reduction of heat losses with flue gases due to the fact that by reducing the overall reaction temperature it is possible to lower the temperature of 20 flue gases without a significant decrease in efficiency heat transfer.
  • the problem is solved by the following design of the furnace tube unit for pyrolysis of light alkanes.
  • the utility model is illustrated Fig.1-2 .:
  • FIG. 25 Fig 1. A block diagram of a pyrolysis furnace block with an additional input of laser radiation.
  • FIG. 1 is a block diagram of a furnace tube unit with laser control for pyrolysis of light alkanes, where: 1 - a combustion chamber with pipe coils; 2 - raw materials for pyrolysis; 3 - convection zone 30 of the coil; 4 - radiant zone of the coil; 5 - pyrolysis products; 6 - quenching and evaporation apparatus; 7 - optical laser radiation distributor; 8 - C0 2 laser emitter; 9 - optical window isolation system; 10 - wall of the combustion chamber; 17 - coil.
  • Fig 2 The area of the coil with external heating and with additional inputs of laser radiation into the pyrolysis pipe.
  • FIG. 2 shows a section of the radiant zone of the coil and the insulation system of the optical window, where: 1 1 is the pipe section of the radiant zone of the coil; 12 - pipe supply buffer (insulating) gas (CH 4 , N 2 , N 2 , Ar); 13 - optical window (ZnSe, NaC, KB g); 14 - diaphragm mixing gas flows; 15 - input laser radiation; 16 - out-of-line laser radiation input chamber with thermal insulation and an optical window isolation system; 17 - zone of the absorption of raw laser radiation.
  • 1 1 is the pipe section of the radiant zone of the coil
  • 12 - pipe supply buffer (insulating) gas CH 4 , N 2 , N 2 , Ar
  • 13 - optical window ZnSe, NaC, KB g
  • 14 - diaphragm mixing gas flows 15 - input laser radiation; 16 - out-of-line laser radiation input chamber with thermal insulation and an optical window isolation system; 17 - zone of the absorption of raw laser radiation.
  • the proposed design of the furnace tube unit for pyrolysis of light alkanes includes, in particular, the following elements: a furnace chamber with coils made of pipes; convection zone of the coil; coil radiant zone; laser emitter C0 2 , an optical laser radiation distributor, at least one optical window, an optical window isolation system, a quenching and evaporation apparatus, pipes for introducing raw materials for pyrolysis and output of pyrolysis products, a protective gas supply pipe, gas flow mixing diaphragm; an extra-flow laser radiation input chamber with thermal insulation and an optical window isolation system, a zone of absorption of laser radiation by raw materials.
  • materials are used that are optically transparent for IR radiation, for example, ZnSe, KBr, NaCl, and others.
  • the laser light emitter used C0 2 laser with a power density in the range of 50 - 10,000 W / cm2 or radiation is used as radiation pulse - periodic C0 2 laser with a power density in the range of 50 - 10,000 watts / cm 2 ..
  • steel of low heat resistance type 12X18H10T is used as a material for the coil.
  • the pyrolysis of light alkanes is carried out in a tubular furnace, in which the reaction tubes of the coils are heated externally by burning hydrocarbon fuel. Inside the pipes, a temperature of about 630-700 ° C is maintained.
  • C0 2 laser with a power density of 10,000 watts / cm2
  • An optical laser beam distributor is used to distribute the laser radiation over the coil pipe sections.
  • the reaction mixture leaving the pyrolysis furnace is cooled in a quenching - evaporation apparatus.
  • the cooled mixture is subjected to separation.
  • the gas stream is compressed to a pressure of about 20 atm, after which it is dried and fed to the separation.
  • the expected productivity of the furnace block for processed raw materials is 10 ⁇ -50 thousand tons per year.
  • An increase in the power density of laser radiation even against the background of a decrease in the input power leads to a shift in the temperature threshold of the reaction to lower values and to an increase in the depth of processing of raw materials.
  • an ethane conversion level of about 60% is ensured at a wall temperature of about 150 degrees lower than with standard gas heating through the walls.
  • Table 2 shows the characteristics of the process of pyrolysis of ethane with laser stimulation at a temperature in the pyrolysis furnace of 630 ° C.
  • the system for isolating an optical window from overheating by hot gas is a chamber filled with shielding gas and a -14 diaphragm system that generates gas flows and minimizes mixing of the reaction mixture with shielding gas.
  • the main energy is supplied for pyrolysis by external heating of the reaction zone - 4.
  • Methan, hydrogen and mixtures thereof are used as a protective gas for windows.
  • the estimated temperature range in the reactor volume is 300 + 700 ° C. Operating temperatures on the outer wall of the reaction zone are 500 900 ° C.
  • the energy consumption of lasers contributes to the energy consumption of the furnace tube unit during pyrolysis.
  • their consumed power of electrical energy is about 20 kW.
  • the energy consumed by the laser is equivalent to 50 kW of thermal energy when burning fuel.
  • the additional energy consumption for laser radiation is about 2% of the energy consumption in the traditional process, which is comparable to the loss of thermal energy in the pyrolysis process.
  • a real reduction in energy consumption is possible as a result of 1. a reduction in energy consumption for primary fractionation and separation of products due to the exclusion of primary fractionation, debutanization and depentanization blocks from the scheme; 2. reduce heat loss with flue gases associated with a decrease in temperature of the exhaust flue gases.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к химической промышленности, а именно, устройствам для пиролиза легких алканов (этана, пропана) с получение олефинов и водорода. Описан печной трубчатый блок для пиролиза легки алканов, который содержит топочную камеру со змеевиками из труб конвекционную зону змеевика; радиантную зону змеевика; входное излучени лазера, лазерный излучатель С02, оптический распределитель лазерног излучения, по, крайней мере, одно оптическое окно, систему изоляци оптического окна, закалочно-испарительный аппарат, патрубки для ввод сырья для пиролиза и вывода продуктов пиролиза, патрубок подач изолирующего газа, диафрагмы смешения газовых потоков; внетопочна камера ввода лазерного излучения с тепловой изоляцией и системой изоляци оптического окна, зона поглощения сырьем излучения лазера. Технологическа схема процесса пиролиза с лазерным излучением существенно проще содержит меньше единиц основного оборудования. Технический результат снижение температуры проведения процесса пиролиза с сохранением высоког выхода целевых продуктов.

Description

Печной трубчатый блок для пиролиза легких алканов
Полезная модель относится к химической промышленности, а именно, к устройствам для пиролиза легких алканов (этана, пропана, бутана) с получением олефинов и водорода.
Известен реактор пиролиза, включающий систему параллельных труб, соединенных ретурбентами и помещенных в радиантную секцию трубчатой печи. Типичная традиционная схема процесса для получения этилена из этана основана на высокотемпературном термическом пиролизе этана [Т.Н.Мухина, Н.Л.Барабанов, С.Е.Бабаш, В.А.Меныциков, Г.Л.Аврех. Пиролиз углеводородного сырья. М, Химия, 1987, ' 240 с]. Недостатками такой технологии являются существенное коксообразование, заметно осложняющее реализацию процесса и требующее проведения регулярных регенерационньж процедур; заметное количество отходов высокомолекулярных продуктов, а также содержащих их сточных вод; высокие удельные капитальные затраты, связанные со сложным процессом пост-реакционного разделения продуктов реакции.
Известен способ повышения надежности и эффективности работы пиролизной печи, при котором осуществляется более равномерный обогрев излучающих стен топки за счет выполнения акустических горелок двухступенчатыми (РФ 2231713, F23C1/08. 27.06.2004). Горелки устанавливаются на излучающих стенах топки с шагом 48 - 58 диаметра первичной смесительной камеры.
Известна пиролизная печь, которая выполнена в виде цельного металлического корпуса с футеровкой (РФ 30747, С10В1/04, F23G5/027. 10.07.2003). Нагревательные элементы, равномерно расположены на внутренней поверхности в каналах футеровки печи. В устройстве предусмотрена сменная пиролизная камера с отводом продуктов пиролиза.
Известно изобретение, которое позволяет создать условия для сочетания гидродинамической и термической деструкции углеводородного сырья, обеспечивающие высокий процент выхода непредельных углеводородов (РФ 2369431, B01J7/00, С07С11/00. 10.10.2009). В генератор горячих газов подают окислитель и горючее, после чего полученную смесь поджигают. Выходная часть генератора горячих газов сужается в сторону реакционной камеры с образованием сопла, а патрубки подачи углеводородного сырья расположены в зоне критического сечения сопла и ориентированы радиально. Сырье, движимое потоком из генератора горячих газов, поступает в реакционную камеру, в которой происходит высокоскоростной нагрев сырья. Далее продукты пиролиза поступают в закалочную камеру.
Наиболее близким является устройство, описанное в Т.Н.Мухина, Н.Л. Барабанов, С.Е.Бабаш, В.А.Меньщиков, Г.Л.Аврех. Пиролиз углеводородного сырья. М, Химия, 1987, 240 с.
Типичные характеристики известного процесса пиролиза в таблице 1.
Таблица 1.
Фактические характеристики процесса на традиционной установке пиролиза этана ЭП-300 при температуре в печи пиролиза 830 X1.
Figure imgf000003_0001
Подобная технология используется для современного многотоннажного производства этилена. В то же время ей присущи определенные недостатки, в частности:
• Существенное коксообразование, заметно осложняющее реализацию процесса и требующее проведения регулярных регенерационных процедур; W
• Заметное количество отходов высокомолекулярных продуктов, а также содержащих их сточных вод;
• Высокие удельные капитальные затраты, связанные со сложным процессом пост-реакционного разделения продуктов
5 реакции.
Преодоление этих недостатков возможно за счет применения нового процесса пиролиза, в котором в реакционную зону вводится дополнительно излучение С02 лазера с плотностью мощности выше 10 Вт/см2.
Полезная модель решает задачу снижение капитальных затрат на 10 строительство печного блока.
Технический результат, достигаемый предлагаемым решением, заключается в повышении степени конверсии углеводородного сырья при более низких температурах, а также в снижении требований к крио- жаропрочным материалам для изготовления труб печей пиролиза за счет 15 снижения диапазона рабочих температур; снижении энергозатрат на первичное фракционирование и разделение продуктов за счет исключения из схемы блоков первичного фракционирования, дебутанизации и депентанизации и снижении тепловых потерь с дымовыми газами, связанных с тем, что за счет снижения общей температуры реакции возможно снижение температуры 20 отходящих дымовых газов без существенного снижения эффективности теплообмена.
Задача решается следующей конструкцией печного трубчатого блока для пиролиза легких алканов.
Полезная модель поясняется Фиг.1-2.:
25 Фиг 1. Блок-схема печного блока пиролиза с дополнительным вводом лазерного излучения.
На Фиг. 1 представлена блок-схема печного трубчатого блока с лазерным управлением пиролизом легких алканов, где: 1 - топочная камера со змеевиками из труб; 2 - сырье для пиролиза; 3 - конвекциолнная зона 30 змеевика; 4 - радиантная зона змеевика; 5 - продукты пиролиза; 6 - закалочно- испарительный аппарат; 7 - оптический распределитель лазерного излучения; 8 - С02 лазерный излучатель; 9 - система изоляции оптического окна; 10 - стенка топочной камеры; 17 - змеевик. Фиг 2. Участок змеевика с внешним обогревом и с дополнительными вводами лазерного излучения в трубу пиролиза.
На Фиг. 2 изображен участок радиантной зоны змеевика и системы изоляции оптического окна, где: 1 1 - участок трубы радиантной зоны змеевика; 12 - патрубок подачи буферного (изолирующего) газа (СН4, N2, Н2, Аг); 13 - оптическое окно (ZnSe, NaC, KB г) ; 14 - диафрагмы смешения газовых потоков; 15 - входное излучение лазера; 16 - внетопочная камера ввода лазерного излучения с тепловой изоляцией и системой изоляции оптического окна; 17 - зона поглощения сырьем излучения лазера.
Предложенная конструкция печного трубчатого блока для пиролиза легких алканов включает, в частности, следующие элементы: топочная камера со змеевиками из труб; конвекционная зона змеевика; радиантная зона змеевика; лазерный излучатель С02, оптический распределитель лазерного излучения, по, крайней мере, одно оптическое окно, систему изоляции оптического окна, закалочно-испарительный аппарат, патрубки для ввода сырья для пиролиза и вывода продуктов пиролиза, патрубок подачи защитного газа, диафрагмы смешения газовых потоков; внетопочная камера ввода лазерного излучения с тепловой изоляцией и системой изоляции оптического окна, зона поглощения сырьем излучения лазера.
В качестве материала для изготовления оптического окна ввода лазерного излучения используются материалы, оптически прозрачные для излучения ИК- диапазона, например, ZnSe, KBr, NaCl и другие.
В качестве лазерного излучателя используют излучение С02 лазера с плотностью мощности излучения в диапазоне 50 - 10000 Вт/см2 или в качестве излучения используется излучение импульсно - периодического С02 лазера с плотностью мощности излучения в диапазоне 50 - 10000 Вт/см2..
В качестве материала для змеевика используют сталь низкой жаропрочности типа 12Х18Н10Т.
Процесс пиролиза легких алканов ведут в трубчатой печи, в которой реакционные трубы змеевиков снаружи обогреваются за счет сжигания углеводородного топлива. Внутри труб поддерживается температура порядка 630-700°С. В радиантной зоне пиролиза внутрь труб змеевика подается дополнительно излучение С02 лазера с плотностью мощности до 10000 Вт/см2 через внетопочную камеру ввода лазерного излучения с оптическим окном и системой тепловой изоляции оптического окна. Для распределения лазерного излучения по участкам труб змеевика используется оптический распределитель лазерного излучения.
Выходящая из печи пиролиза реакционная смесь охлаждается в закалочно - испарительном аппарате. Охлаждённая смесь подвергается сепарации. Далее газовый поток компримируется до давления порядка 20 атм, после чего осушается и подается на разделение. Ожидаемая производительность печного блока по перерабатываемому сырью 10^-50 тыс. тонн в год.
Благодаря излучению С02 лазеров в трубах змеевиков создаются локальные зоны высоких температур, которые служат дополнительным источником радикалов, что приводит к снижения пороговой температуры реакции и температуры выхода целевых продуктов приблизительно на 150°С (в пристеночной зоне) по сравнению с прототипом. Характерной особенностью этого процесса является скачок конверсии этана при пристеночной температуре около 500+550 С при воздействии осевого излучения. При этом сечение пучка излучения составляет около 2% от сечения трубы змеевика. Технологическая схема процесса пиролиза с лазерным излучением существенно проще. В этой схеме может не использоваться вода для разбавления сырья. Схема содержит меньше единиц основного оборудования, что обуславливает заметное снижение капитальных затрат (по предварительным оценкам, на величину до 20-25%) по сравнению со схемой прототипа.
Важным следствием отказа от разбавления реакционной смеси водяным паром является существенное (в 1.7-1.8 раза) уменьшение объема реакционной смеси в печи пиролиза в пересчете на единицу объема подаваемого этана. Это позволяет либо повысить производительность существующих печных блоков, либо уменьшать габариты новых печей при сохранении прежней мощности по сырью.
Повышение плотности мощности лазерного излучения даже на фоне снижения вводимой мощности ведет к сдвигу температурного порога реакции в сторону более низких значений и к повышению глубины переработки сырья. Так, уровень конверсии этана около 60 % обеспечивается при пристеночной температуре примерно на 150 градусов ниже, чем при стандартном нагреве газа через стенки.
По данным экспериментов [V.N. Snytnikov, T.I.Mishchenko, V.N.Snytnikov, S.E.Malykhin, V.I.Avdeev, V.N. Parmon. Autocatalytic gas-phase dehydrogenation of ethane. Res.Chem.Intermed, 201 1, DOI 10.1007/sl 1164-011-0449-х.], в таком процессе можно достичь конверсии этана порядка 85% при относительно невысоких температурах (600-700°С) и атмосферном давлении. Такое снижение рабочей температуры весьма заметно уменьшает образование кокса, а также тяжелых продуктов пиролиза. За счет этого процесс можно вести без разбавления исходного этана водяным паром.
В Таблица 2 приведены характеристики процесса пиролиза этана с лазерным стимулированием при температуре в печи пиролиза 630°С.
Таблица 2.
Характеристики процесса пиролиза этана с лазерным стимулированием при температуре в печи пиролиза 630 °С.
Figure imgf000007_0001
Видно, что в составе продуктов реакции практически отсутствуют среднемолекулярные и тяжелые продукты С4 и С5+, кроме того, из-за отсутствия водяного пара не происходит образования оксидов углерода.
С учетом этих характеристик из технологической схемы процесса можно исключить блоки первичного фракционирования, а также блоки разделения фракций С4 и С5.
В качестве лазера предлагается использовать непрерывный и/или импульсно-периодический C02 лазер мощностью до 700-4000 Вт с длиной волны 10,6 мкм. Система изоляции оптического окна от перегрева горячим газом представляет собой камеру, заполненную защитным газом, и систему диафрагм -14, формирующих газовые потоки и минимизирующих смешивание реагирующей смеси с защитным газом. Основная энергия подводится для пиролиза внешним нагревом реакционной зоны - 4. В качестве защитного газа для окон используется метан, водород и их смеси. Предполагаемый диапазон температур в объеме реактора 300 +700°С. Рабочие температуры на внешней стенке реакционной зоны составляют 500 900°С.
Расчет удельного потребления энергии в печи пиролиза, произведенный в предположении о том, что тепло выходящего потока эффективно рекуперируется для нагрева исходного газа, показывает, что теоретическое энергопотребление на 1 т произведенного этилена в данном процессе составляет 5.14 ГДж/т, что несколько ниже энергопотребления в традиционном процессе (-5.3 ГДж/т). Такое снижение связано с уменьшением образования побочных продуктов пиролиза этана.
В предложенном процессе в энергопотребление печного трубчатого блока при осуществлении пиролиза вносит свой вклад энергопотребление лазеров. При применяемых С02 лазеров с мощностью до 1 кВт излучения их потребляемая мощность электрической энергии составляет порядка 20 кВт. С учетом 40% общего КПД преобразования тепловой в электрическую энергию потребляемая лазером энергия эквивалентна 50 кВт тепловой энергии при сжигании топлива. Таким образом, в процессе пиролиза с использованием лазерного излучения дополнительный расход энергии на лазерное излучение составляет около 2% энергии энергопотребления в традиционном процессе, что сравнимо с потерями тепловой энергии в процессе пиролиза. Кроме того, в процессе пиролиза с использованием лазерного излучения возможно реальное снижение энергозатрат в результате 1. снижения энергозатрат на первичное фракционирование и разделение продуктов за счет исключения из схемы блоков первичного фракционирования, дебутанизации и депентанизации; 2. снижения тепловых потерь с дымовыми газами, связанных со снижением температуры отходящих дымовых газов.

Claims

15/183122 Формула полезной модели
1. Печной трубчатый блок для пиролиза легких алканов, характеризующийся тем, что содержит топочную камеру со змеевиками из труб; конвекционную зону змеевика; радиантную зону змеевика; входное излучение лазера, лазерный излучатель С02, оптический распределитель лазерного излучения, по, крайней мере, одно оптическое окно, систему изоляции оптического окна, закалочно-испарительный аппарат, патрубки для ввода сырья для пиролиза и вывода продуктов пиролиза, патрубок подачи изолирующего газа, диафрагмы смешения газовых потоков; внетопочная камера ввода лазерного излучения с тепловой изоляцией и системой изоляции оптического окна, зона поглощения сырьем излучения лазера.
2. Печной блок по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала для изготовления оптического окна ввода лазерного излучения используют материалы, оптически прозрачные для излучения ИК- диапазона, например, ZnSe, KBr, NaCl и другие.
3. Печной блок по п. 1, отличающийся тем, что в качестве лазерного излучателя используют излучение С02 лазера с плотностью мощности излучения в диапазоне 50 - 10000 Вт/см2.
4. Печной блок по п. 1 , отличающийся тем, что в качестве излучения используется излучение импульсно - периодического С02 лазера с плотностью мощности излучения в диапазоне 50 - 10000 Вт/см2.
5. Печной блок по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала для змеевика используют сталь низкой жаропрочности типа 12Х18Н10Т.
PCT/RU2014/000379 2014-05-26 2014-05-26 Печной трубчатый блок для пиролиза легких алканов Ceased WO2015183122A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120945 2014-05-26
RU2014120945 2014-05-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015183122A1 true WO2015183122A1 (ru) 2015-12-03

Family

ID=54699333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000379 Ceased WO2015183122A1 (ru) 2014-05-26 2014-05-26 Печной трубчатый блок для пиролиза легких алканов

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2015183122A1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4417964A (en) * 1979-09-21 1983-11-29 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. Method of preparing olefinic compounds
RU2341326C2 (ru) * 2003-04-30 2008-12-20 Уде Гмбх Устройство для ввода электромагнитного излучения в реактор
RU2460689C1 (ru) * 2011-06-21 2012-09-10 Закрытое акционерное общество "Институт прикладной нанотехнологии" Способ получения бор-кремнийсодержащих наночастиц

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4417964A (en) * 1979-09-21 1983-11-29 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. Method of preparing olefinic compounds
RU2341326C2 (ru) * 2003-04-30 2008-12-20 Уде Гмбх Устройство для ввода электромагнитного излучения в реактор
RU2460689C1 (ru) * 2011-06-21 2012-09-10 Закрытое акционерное общество "Институт прикладной нанотехнологии" Способ получения бор-кремнийсодержащих наночастиц

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AKHMETOV S. A. ET AL.: "Tekhnologia i oborudovanie protsessov pererabotki nefti i gaza.", POD RED., vol. 868, 2006, S. A. Akhmetova. Sankt-Peterburg, Nedra, pages 158 - 159 *
MUKHINA T.N. ET AL., PIROLIZ UGLEVODORODNOGO SYRIA, vol. 240 s, 1987, Moskva, KHimiia, pages 166 - 168 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8815080B2 (en) Adiabatic reactor to produce olefins
CA2937906C (en) Plasma gas throat assembly and method
EP1523534B1 (en) Process for cracking hydrocarbon feed with water substitution
US2343866A (en) Process for the pyrolysis of hydrocarbons
CN103408013B (zh) 一种氧电结合电石炉
CN104785183B (zh) 一种多段等离子体裂解碳质材料反应器系统
ES339398A1 (es) Procedimiento para convertir por pirolisis hidrocarburos enoleofinas.
KR20010024951A (ko) 저분자 올레핀의 생산 방법, 탄화수소의 열분해 반응기,및 분해 가스의 급냉 장치.
Kwon et al. Dry reforming of methane in a rotating gliding arc plasma: Improving efficiency and syngas cost by quenching product gas
RU145336U1 (ru) Печной трубчатый блок для пиролиза легких алканов
RU2580684C2 (ru) Способ и устройство для получения ацетилена и синтез-газа
US20150361010A1 (en) Apparatus and process for the conversion of methane into acetylene
SU1773258A3 (ru) Cпocoб пoлучehия bиhилxлopидa
WO2015183122A1 (ru) Печной трубчатый блок для пиролиза легких алканов
EP3487808B1 (en) Process and apparatus for decomposing a hydrocarbon fuel
RU2593371C1 (ru) Способ пиролиза алканов
US3019271A (en) Process and apparatus for treatment of hydrocarbons
US2653859A (en) Apparatus for pyrolyzing reactants
RU2499189C1 (ru) Способ и установка активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля
RU2698831C1 (ru) Способ и установка для переработки углеродосодержащего сырья
US2574088A (en) Furnace for converting hydrocarbons
SU785287A1 (ru) Способ получени ацетилена
RU2497930C1 (ru) Способ пиролиза углеводородного сырья
CN102177114A (zh) 制备乙烯基不饱和卤代烃的方法和装置
CN118355093A (zh) 烃的自热裂化

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14893566

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14893566

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1